往复式活塞泵以及用于控制往复式活塞泵的方法与流程

本发明涉及一种往复式活塞泵，所述往复式活塞泵具有流体穿流的泵壳体以及与固定于壳体的两个环形线圈同轴地设置的、可轴向运动的且流体穿流的泵活塞。本发明也包括一种用于控制往复式活塞泵的方法。

背景技术：

1、在电牵引驱动装置中，通常使用经由无刷直流电机（bldc电机）驱动的油泵，所述油泵独立于车辆速度提供可经由bldc电机的转速调节按需设定的输送体积流。作为优选的泵类型，在实施方案中使用旋转式容积泵作为齿环泵，即所谓的摆线转子泵。所述泵由具有内转子和外转子的齿轮组以及通常两件式或三件式构成的泵壳体构成。尽管如此，这种本身简单且经过验证的实施方案仍给电机-泵单元带来高昂的成本，尤其针对bldc电机以及用于电机控制所需的换向电子装置，如bldc驱动器或b6桥式电路。如果换向电子装置不直接集成在电机上，而是集成在中央变速器控制装置或电牵引机的逆变器控制板中，则产生用于耗费的线束和插头的附加的成本。

2、尽管比有刷直流电机更成本有利的实施方案可以以简单的方式操控，但是由于滑动触点而无法无磨损地工作，从而具有明显缩短的使用寿命。

3、例如经由变速器中间轴机械驱动的油泵具有如下缺点：可实现的输送体积流取决于车辆速度。因此，在某些运行状态中，例如在高扭矩和低车辆速度的情况下，无法提供足够的冷却油流。此外，在不具有机械的分离离合器的次级驱动装置中，持续产生拖曳功率。

4、尤其地，对于应用于电动辅助驱动，与主要应用相比，在整个车辆使用寿命期间仅需要非常低的主动运行时间占比以及总体上较低的冷却油需求，因此在考虑成本和效率要求的情况下，上述根据现有技术已知的实施方案并非是绝对令人满意的解决方案。

5、此外，在其他汽车应用中，已经使用电磁致动的振动活塞泵或隔膜泵。这些通常设计为直列式（in-line）结构方式用于直接装入管路的泵仅提供非常小的输送体积流。它们作为用于驻车加热装置和辅助加热器的燃料计量的计量泵、作为adblue计量泵或作为用于排气热管理的燃料计量泵。然而，在此相较于用于电驱动器的edrive油，输送的是粘度明显更低的介质，例如柴油或adblue。用作为计量泵的振动活塞泵或隔膜泵通常是为非常小的输送体积流而设计的，其中其运行经常可以听到声响。

6、在冷却水循环中，也使用叶轮泵或离心泵作为循环泵。这些根据流体动力学原理工作的涡轮泵又需要电动驱动，并且与上述容积泵不同的是，在没有附加措施的情况下无法自吸。

7、本发明的目的是提出一种改进的泵，所述泵由成本优化的和功能优化的、可电磁操纵的往复式活塞泵构成，所述往复式活塞泵具有双作用的、双侧加载的泵活塞和用于根据油温控制部分体积流的可选的阀。

技术实现思路

1、所述目的通过一种往复式活塞泵来实现，所述往复式活塞泵具有流体穿流的泵壳体和与固定于壳体的两个环形线圈同轴地设置的、可轴向运动的且流体穿流的泵活塞，其中入口阀和出口阀与泵轴线同心地且在径向方向设置在环形线圈内部，并且泵活塞在两件式容积腔中由两件式引导套筒或直接设置在泵壳体中的轭盘引导。

2、泵活塞集成可运动的衔铁（磁回路的衔铁）和输送活塞的功能。

3、泵活塞在往复式活塞泵的轴向方向上可双作用地移动。

4、优选地，泵活塞由良好导磁的、具有高的相对磁导率的材料实施，其中材料优选为铁（fe）、铁硅（fesi）或易切削钢（11smn30）。

5、进一步有利地，第一和第二轴承衬套由良好导磁的、具有高的相对磁导率的材料实施，其中材料优选为铁（fe）、铁硅（fesi）或易切削钢（11smn30）。

6、在一个还进一步有利的实施方式中，轴承衬套以1mm至3mm的壁厚度厚壁地构成。

7、在一个改进方案中，两件式的引导套筒包括第一轴承衬套和第二轴承衬套，其中第一和第二轴承衬套由磁绝缘的、具有低的相对磁导率（µr ~ 1）的材料实施，其中材料优选为铝（al）、（en aw 6062）、不锈钢或黄铜。

8、在一个进一步的实施方式中，泵活塞在其外侧表面上，或者第一和第二轴承衬套在其内侧表面上，实施有磁绝缘的覆层，优选特氟龙或氮化铬覆层，其中覆层进一步有利地具有20µm至100µm的层厚度。尤其还进一步有利地，氮化铬的层厚度处于20µm至25µm的量级，且ptfe层厚度处于25µm至50µm的量级。覆层必须是磁绝缘的、具有高的耐磨性和良好的滑动特性/低的摩擦阻力。

9、在引导衬套的构成为轴承衬套的替选的实施方案中，这些构成为金属-聚合物滑动轴承衬套，由导磁的钢背和磁绝缘的滑动轴承层构成。

10、通过将泵活塞构成具有磁绝缘的覆层，所述泵活塞可以直接在轭盘中，即在第一和第二轭盘中引导。在泵活塞的轴向运动中，泵活塞借助于其外侧表面或覆层在第一和第二轭盘的内侧表面上滑动。替选地，轭盘的内侧表面可以包括覆层。

11、具有良好的滑动特性和高的耐磨性的覆层例如是薄壁的特氟龙层。由此，泵活塞可以在由例如pps + 50 gf / md的塑料构成的线圈体中或者在由例如11smnpb30的钢构成的极盘上直接引导。可以取消成本密集的、薄壁的、磁绝缘的不锈钢套筒或黄铜套筒。

12、通过使用两个短的引导衬套代替一个连续的薄壁的引导套筒，两个引导衬套，即第一和第二引导衬套，还可以以更大的壁厚（1mm至3mm）实施，这又使制造更简单且更加成本有利。

13、在先前描述的实施方式中，基本思想在于，在相对彼此运动的、作为磁通引导元件起作用的构件上涂覆磁绝缘的覆层。在此，磁绝缘的覆层同时具有以下功能：改进磨损和摩擦特性以及最小化磁损耗。

14、相同的原理可以通过使用金属-聚合物滑动轴承衬套来实现，所述滑动轴承衬套由导磁的钢背和磁绝缘的滑动轴承层构成。

15、在一个进一步优选的实施方式中，阀在输出侧法兰连接于往复式活塞泵并且提供两个通路。通过使用所述阀按需控制部分体积流，例如通向湿式运行的油冷却电机的定子和转子，相对于固定地分配部分体积流，可以显著地减小所需的泵尺寸。泵在运行中的能量需求同样减小。由于原理所引起的输送流脉动以及由此产生的压力脉动，无法有利地使用压力控制的阀。因此，提出使用温度控制的阀，所述阀经由温敏元件，例如温敏弹簧或蜡包，进行控制。

16、所描述的实施方式具有向外敞开的泵壳体。设置在流体底壳中的冷却/润滑剂泵表现出有针对性地引导入口侧和出口侧的流体流，以通过运行介质最大地对流散热。

17、入口阀的固定于壳体的设置以及通过可轴向运动的泵活塞的压力侧的引导带来功能上的优点。由此，避免在抽吸路径中析出空气的危险——因为不存在多次在尖锐棱边处转向的必要——并且限制在较高的往复频率下抽吸节流的危险。

18、所述目的还通过一种用于控制往复式活塞泵的方法来实现，其中泵活塞的控制经由具有正电流脉冲和负电流脉冲的电流曲线进行。

19、在发明构思的一个改进方案中提出，通过在泵活塞处的行程控制的孔板几何结构进行液压的端位阻尼。

20、有利地，通过对线圈通电的电流曲线进行电磁阻尼。

21、进一步有利地，短时的过载运行是可行的。

22、根据本发明的方法的一个改进方案提出，经由温敏元件进行输送流的主动分配。

23、该方法的一个优选的改进方案使用线圈加热装置用于改进低温启动性能。

24、代替从现有技术中已知的旋转式容积泵，使用成本有利地可实现的振荡式容积泵。经由对应的电流曲线操控的电磁线性驱动器操纵双行程活塞以排挤流体。经由电流曲线的频率和振幅来控制输送体积流。